濾波電感在電源抗干擾中的應(yīng)用分析

代入上式

于是可以得到:

通過上式把磁學(xué)參數(shù)與電學(xué)參數(shù)直接聯(lián)系起來。它表示磁性材料的磁性參數(shù)在電路中充當(dāng)?shù)慕巧?。?1)表述電路中的電感直接與磁材料的彈性磁導(dǎo)率μ′有關(guān)，表示器件的儲能大小與頻率無關(guān)的純電感性。而電路中電阻R與磁性材料復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率的虛數(shù)部分μ″有關(guān)。式(2)則既與材料的渦流損耗、磁滯損耗及剩余損耗等有關(guān)，并且與頻率也有關(guān)。反映在電學(xué)上就相當(dāng)于等效電阻R。最后都轉(zhuǎn)變成器件的熱能散發(fā)到空間，而EMI濾波器中的電感能夠?yàn)V去干擾信號就是利用了磁性材料的這一特征。從另一個(gè)角度看，EMI濾波電感發(fā)熱是正常的，只要不影響電路的正常工作就行了。圖2是濾波器電感在串聯(lián)等效電路中R與頻率關(guān)系曲線。相當(dāng)于電感的插入損耗曲線。在低頻段即fEMI濾波器可分為共?？垢蓴_濾波器和差?？垢蓴_濾波器。因此對濾波電感的磁性能要求完全不同?，F(xiàn)簡述如下：

圖2插入損耗與頻率關(guān)系

圖3不同磁性材料的頻率與阻抗曲線

表2不同磁性材料磁性能對比

　　（1）共模濾波電感材料的選擇共模電感線圈如圖1中Lc1,Lc2是繞在磁環(huán)上的兩只獨(dú)立的線圈，所繞圈數(shù)相同，繞向相反。使EMI濾波器接入電路后，兩只線圈產(chǎn)生的磁通在磁芯中相互抵消，不會使磁芯飽和。由于干擾信號比較弱，所以磁芯一般工作在低磁場的區(qū)域，選用磁性材料要求具有較高的初始磁導(dǎo)率μ0的材料做共模濾波電感。但也不是初始磁導(dǎo)率愈高愈好，還要考慮磁性材料在電路中的電特性。為了說明，下面選擇不同類型高μ0的軟磁材料在同樣條件下測其頻率與阻抗關(guān)系曲線，反映出電感磁芯的插入損耗變化趨勢，其性能如表2及圖3所示。

曲線IV是外國專門用于抗共模干擾用的電感磁芯（Mn－Zn鐵氧體），與國產(chǎn)鐵氧體相比較，在低頻段100Hz～10000Hz，由于材料本身電阻率高，交流等效電阻小，說明在這個(gè)頻段干擾信號損耗很小，電流中主要以感抗起主要作用，可見鐵氧體材料對低頻干擾信號沒有一點(diǎn)抑制作用，而超微晶和1J851材料由于材料電阻率比較低，隨頻率的增加損耗也增加，可以看出磁芯渦流損耗引起的等效電阻R比鐵氧體大得多。在10kHz～100kHz的頻段R不斷增加，對該頻段的干擾信號的抑制也不斷增強(qiáng)，其中1J851和超微晶材料對干擾信號抑制衰減最大而鐵氧體則很小。這對于線性濾波器來說，工作頻率在50Hz～60Hz或400Hz～800Hz的電源要消除或衰減頻率小于10kHz的干擾信號，最好選用金屬磁性材料（或非晶超微晶)。而鐵氧體在這個(gè)頻段對干擾信號的吸收顯然沒

圖4不同磁粉芯的阻抗隨頻率變化曲線